中性子星同士の合体なので中性子以外出てこないと思ったら重金属、貴金属が生成されて出てくる。それに星間物質が追加されてデブリ円盤が生成されると思われる。以下、機械翻訳。
中性子星の合体におけるデブリ円盤生成のダイナミクス
要約
GW170817/AT2017gfo の検出は、重力波と多波長光子の観測が相互に補完して、宇宙に関する独自の洞察を提供するマルチメッセンジャー天体物理学の時代の幕開けとなりました。
天体物理システム。 中性子の光子現象学に関する広範な理論的コンセンサスが存在します。
星の合体は主に、星の周りの束縛された軌道上に残された少量の物質の進化に依存している。
ブラックホールまたは合体後に残る大質量中性子星。 この降着円盤は流入から遠いため
平衡状態、その後の進化は初期状態に非常に強く依存しますが、それについてはほとんどわかっていません。
この状態がどのように決定されるか。 数値相対性理論/MHD からのスナップショットとトレーサー粒子データの両方を使用する
ブラックホールに崩壊する等質量中性子星の合体のシミュレーションにより、重力がどのように影響するかを示します。
非軸対称の動的時空で生じる力は、流体力学的効果を形づくる際に補足します。
結合した破片ディスクの初期構造。 流体力によって行われる仕事は、
それは時間に依存する重力によるものです。 残留緩和前の重力トルクは次数ですが、
流体力学的トルクよりも大きい場合、その固有の符号対称性により強力な相殺が発生します。 として
その結果、流体力学的トルクと重力トルクは同等の影響を及ぼします。 また、破片の円盤が
初期の比角運動量分布は、おおよその比角運動量で鋭いピークに達します。
合体した中性子星の外層、いくつかのrgcを解析し、その制御機構を特定します。
キーワード: 中性子星 — 一般相対性理論 — 降着円盤 — ブラックホール
1. はじめに
中性子星の合体は、さまざまな理由から長い間大きな関心を集めてきました。 数十年にわたり、彼らは、
両方の最も妥当な情報源と考えられています。
短いガンマ線バーストと r プロセス元素合成 (Lattimer & Schramm 1974; Eichler et al. 1989; Rosswog &
ラミレス・ルイス 2002; ナカール 2007; メッツガーら。 2010年; バイオッティ
& レッツォラ 2017; コーワンら。 2021)、そして発見
GW170817 の (Abbott et al. 2017a,b,c; Villar et al. 2017)
それらの側面に対する関心が劇的に高まっています
(Goldstein et al. 2017; Baym et al. 2018; Alford et al. 2019;
バイオッティ 2019; ベニアミニら。 2022年）。
中性子星に関連するキロノバの可能性
合併（例：Li & Paczynski ´ 1998; Kulkarni 2005; Metzger
他。 2010年; ロバーツら。 2011年; フーカールら。 2016年; 仏坂ら。 2017年; コロブキンら。 2020)—そして実際の
GW170817 に関連するものの観察 - プロンプト
さらなる研究 (Kulkarni 2005; Kilpatrick et al. 2017; Troja
他。 2017年; コールターら。 2017年; グイドルジら。 2017年; マルグッティ
他。 2017年; ブレスキら。 2021年; ピアン 2023)。 加えて、
このような合体からの重力波信号は、核物質の性質に強い制約を与えてきた
(Duchin & Haensel 2001; Balberg et al. 1999; Akmal et al.
1998年; ヘンゼル 2003; オエクスリンとジャンカ 2006、2007。 ラティマー
& プラカシュ 2007; 仏坂ら。 2011年; ダムールら。 2012年;
バウスワインら。 2012年、2013年。 仏坂ら。 2013年; ラディーチェ
他。 2018a; 木内ら 2019年; ディートリッヒら。 2021年; ブレスキ 2
他。 2021年; ウェルネックら。 2023年; Rosswog & Korobkin 2024)。
それらを詳しく研究するこれらすべての理由を超えて、多くの場所で強い電波と X 線の放射が観察されています。
GW170817 の数年後 (Troja et al. 2017; Hallinan et al.
2017年; アレクサンダーら。 2017年、2018年。 ムーリーら。 2018a、b;
マルグッティら。 2018年; マルグッティ＆チョノック 2021; バラスブラマニアンら。 2021）。
中性子星の合体ダイナミクスの計算はすべて
中性子星の質量の大部分はブラックホールまたは長寿命の中性子星の残骸の中に保持されており、残骸の外側にある質量のごく一部は、
穏やかな相対論的速度で外側に推進される (Davies et al.
1994年; ロスウォッグ＆デイヴィス 2002a,b; 仏坂ら。 2013年;
バウスワインら。 2013年; 木内ら 2014年; フェルナンデスら。 ´
2015年; 関口ら 2016年; フーカールら。 2016年; レーナーら。
2016年; ラディスら。 2016年; ルイスら。 2016年; ディートリッヒら。
2017年; 藤林ら。 2018年; ラディスら。 2018b; ルイスら。
2021年; ヴィンセントら。 2020年; チオルフィ＆カリナニ 2020; サリン
&ラスキー2021; ムルギア・ベルティエら。 2021年; ネドラら。
2021年; モスト＆クアタルト 2023; ゼナティら。 2023年; コンビ ＆
シーゲル 2023; カミレッティら。 2024)、全体の大部分
観察可能な特性 - γ線バースト、元素合成、キロノバの少なくとも一部、そしておそらく
長期にわたるラジオやX線の放射は、その起源を持っています。
残骸に近い境界軌道に残された質量。 なぜなら
この物質が次のものであると仮定する特別な理由はありません。
流入平衡状態に対応する放射状プロファイルで分布し、その後の進化は強く依存します
この初期状態で。 それにもかかわらず、その重要性にもかかわらず、
この破片はこれらの出来事の非常に多くの側面に結びついていますが、ほとんど何もありません
中性子からそれを輸送する力学については知られている
星を獲得し、初期状態を確立します。 それがこの論文の目標です
このプロセスを解明するために。
Zenati et al. (2023) 我々は、中性子星の合体残骸から逃れた物質がどのように選択されるかを示し、とりわけ、それが広範囲の起源をもつことを実証した。
元の中性子星の範囲内の半径。 この取り組み
トレーサ粒子の動きと流体のスナップショットの両方を記述するシミュレーション データの使用によって大幅に支援されました
プロパティ。 今回の作業では、この手法を拡張します。
特に、静止した軸対称時空の軌道を特徴付ける 2 つの量 (保存比エネルギー ut と保存比エネルギー ut ) の歴史をたどります。
メカニズムを特定するために角運動量 uϕ)
デブリディスクが形成された時点の値になります。1
合併残党が最初に形成されたとき、周囲は
時空は時間的に安定でも軸対称でもない。 その間
その期間、重力はトルクを及ぼし、エネルギーを変化させる可能性があります
軌道の。 さらに、流体力、つまり圧力
勾配も物質の動きに影響を与える可能性があります。 この文書の大部分は、これら 2 つの間の競争について説明します
メカニズム。 ブラックホールが形成されてから数ミリ秒後、
磁場の強さは急速に増大しました（たとえば、
木内ら (2018))、ガスの約 0.1 倍の圧力に達します
多くの場所での圧力。 その役割の分析はここまでにしておきます
そしてその後の作業のために。
図 1. t = 14.1 ms (オレンジ色、中性子星が最初に接触した直後)、15.1 ms (青色、中性子星が最初に接触した直後) におけるトレーサー粒子の位相空間分布
合体中性子星が崩壊している間）、16.7 ミリ秒（オリーブ色、生存粒子の総数が 2416 個で事象の地平線が形成されるとき）、および遅い時間
（紫）。 ブラック ホールの外側に残る粒子 (三角形) の場合、「遅い時間」は粒子の t = 30 ミリ秒でのシミュレーションの終了を指します。
捉えられるのは（点）、それが事象の地平線を通過する瞬間です。 メトリック署名では、ut = −1 (ダッシュ) であることに注意してください。
濃い灰色の線) は、総エネルギーが静止質量に正確に等しいことを示し、ut < −1 は、粒子が重力で束縛されていないことを示します。 のための
画像の鮮明さを保つために、トレーサー粒子の約 28% を含むランダムに選択されたサブサンプルをプロットします。
図 2. 結合粒子と非結合粒子の両方を含む 287 個の生存粒子の uϕ (A: 上のパネル) と ut (B: 下のパネル) の進化。
垂直の破線は、ブラック ホールが形成される瞬間を示しています。
図 3. 静止質量あたりの総重力トルクと流体力学的トルク (単位は c^2)
中性子の直後からの時間の関数として
ブラックホールが形成されてから星は約4ミリ秒以内に接触します。 曲線は重力トルクの絶対値 (青い破線) と
体積全体にわたって統合された流体力学的トルク (茶色の実線)。 作用する符号付き重力トルクと流体力学的トルクの合計
生存者トレーサー上の粒子は、それぞれ青い三角形と茶色の星で示されます。 これらの符号付き値はすべて正です。 挿入図
Thyro の積分規模の長期的な挙動を示します。 垂直の破線は、ブラック ホールが形成される瞬間を示しています。
図 4. 静止質量あたりのエネルギー変化の総重力速度と流体力学速度 (単位は c^3/rg)
中性子星の直後から
ブラックホールが形成されてから約1ミリ秒以内に到達します。 図 3 と同様に、曲線は絶対値の積分であり、三角形と星形は符号付き値の合計です。
肯定的な兆候は単純な点で示されます。 点の周りの円は負の符号を示します。 このプロットには示されていませんが、絶対等級は
E˙
後に、ハイドロはτハイドロと同様に進化します。 垂直の破線は、ブラック ホールが形成される瞬間を示しています。
図 5. 連星中性子星崩壊前の単位質量当たりの重力トルクと流体力学トルクの大きさの変化
ブラック ホール (色の等高線) と ρ (灰色の線の等高線。線の間の分離は密度の 10 倍です)。 左側のパネルに表示されているのは、
流体力学的トルク、右側のパネルは重力トルクです。 どちらも単位はc^2です。 パネルは上から下まで、時々
14.82 ミリ秒、15.45 ミリ秒、16.55 ミリ秒。
図 9. 問題ボリューム内およびブラック ホールの ISCO の外側の粒子の ut (左パネル) と uϕ (右パネル) の分布
3 つの時点: 16.71 ミリ秒 (ブラック ホール形成の瞬間、赤い曲線)、18.10 ミリ秒 (緑の曲線)、30.1 ミリ秒 (青の曲線)。 3人
各パネルの分布は同じ積分になるように正規化されます。
図 10. 時間 14.42 ミリ秒における、x-y 平面 (左パネル) および x-z 平面 (右パネル) における流体の uϕ のマップ (カラーコンター)
2 つの星の間の接触面には x 軸が含まれます。 静止質量密度 ρ は数字が付いた灰色の等高線で示されます (例: -6、-7)。
で log10 ρg ·/ cm^3 を与える。
4。討議
4.1. 瓦礫の塊
私たちのプログラムの目標は、軌道を周回するデブリ円盤の初期状態を制御するメカニズムを特定することです。
連星中性子星の合体に関する現象学の多くはこれに当てはまります。 このディスクを説明する最も基本的な量は、その合計です。
質量。 これまでに示したように、それほど驚くべきことではありませんが、
中性子星物質が体内に残っているかどうかを判断する基準
円盤または捕捉されるのは、その軌道エネルギーです (図 1 および 9 を参照)。
ここで明らかになった新しい要素は、折りたたむときです。
ブラックホールへの変化は急速に起こり、物質の軌道エネルギーはブラックホール発生前の約2ミリ秒で劇的に変化します。
フォーム。 流体要素のエネルギー履歴にはさまざまなものがありますが、平均すると、それらのエネルギーは最初に減少し、次に増加します。
崩壊を回避するには、流体要素の結合エネルギーを静止質量単位で ≲0.05 に減らす必要があります。 これは主に、合体する中性子星から絞り出される物質内の流体力学的相互作用によって実現されます。 生き残ったもの
物質は合体した星の外側の物質の部分です
最大の正味エネルギー利得が得られます。
4.2. デブリエネルギー
ブラックホール崩壊時のエネルギーの核
分布関数は、次のモードに関して完全に対称的です。
結合エネルギー ≈ 0.02。 崩壊後は、ほぼすべてですが、
結合エネルギー > 0.05 のデブリは新しいものに捕捉されます。
ブラックホール、非束縛側の分布の翼
は残り、運動エネルギーの静止質量約 0.1 まで伸びます。
無限大。
なぜなら、時間に依存しない時空を達成するということは、
重力が粒子のエネルギーを変えることはできないため、分布関数のさらなる進化は 2 つのメカニズムによるものです。
圧力勾配は仕事をし、質量を除去します。
ブラックホールは追加の質量を捕捉します。
4.3. 角運動量
私たちの分析でおそらく最大の驚きは、
ブラックホールに崩壊する前の数ミリ秒の間
時空が最もダイナミックで非対称なとき、
崩壊しても生き残った流体要素にかかる正味トルク
ほぼ同等の量が重力によって運ばれ、
流体力学的な力。
圧力の相対的な強さを促進する重要な要因
力とは、圧力によるトルクがほぼ完全にゼロになることを意味します。
順行、重力による逆行の合計トルクは
総順行トルクとほぼ同じ大きさです。 順行流体力学的トルクの優位性は、次の結果から直接得られます。
新しく合体した中性子星の回転。 示されているように
図の左上パネルと左中パネルにあります。 5（時々
ブラックホールが崩壊する約1～2ミリ秒前）、潮汐力がブラックホールを引き伸ばす
星のフレーム内の特定の軸に沿った星の直径を結合したもの。
同じ密度データを図 10 に示しますが、対照的に示しています。
トルクではなく特定の角運動量を使用します。 なぜなら、合体した一対の中性子星は効果的に回転するからです。
固体の場合、比角運動量は回転軸からの距離の二乗に比例して増加します。
uϕ ≳ 3 のとき、その回転運動エネルギーは十分に大きく、
スターからバインドを解除します (図 2 を参照)。 高層の螺旋の流れ
図 10 の左パネルに表示されている角運動量マテリアルは、潮汐成分を形成するこのマテリアルを示しています。
動的噴出物の様子。
一方、図 10 の右パネルに示すように、やはり uφ は回転軸からの距離に応じて二次関数的に増加するため、物質は回転軸から押し出されます。
接触面近くで合体した星の角運動量ははるかに小さくなります。 このより低い角運動量の材料は、
膨張した合体星が回転すると衝撃を受け、回転する星の外層から順行角運動量を受けます。
星とそのすぐ周囲のガスとの間の角運動量の伝達は、結合が弱くなると停止します。
デブリは、星の表面の角運動量と一致する特定の角運動量を獲得します。 その時点では、それらの角速度の間に差はありません。 この影響があると推測されます
境界の平均比角運動量を調整します
デブリ、回転星の外縁にある uϕ ≈2.5rgc (左) の間の緊密な一致によって裏付けられた推測
パネル、図10）とデブリの角運動量分布のピーク（図9、右パネル）。
合体した星の回転は、
重力トルクの自己キャンセル、その最終的な効果は次のとおりです。
順行。 重力トルクが交互に発生するにもかかわらず、
符号、流体要素が順行で受ける加速度
トルク領域は、その領域と合体中性子星の回転速度との角速度の差を減少させます。
順行トルクにさらされる時間が長くなり、負のトルク領域で受ける減速はその逆になります。
新しいブラックホールがカー時空まで緩和すると、本物の重力トルクは消失します。 その時点以降、角運動量分布の唯一の進化は流体力による再分布によってもたらされます。
なぜなら、優先回転方向の唯一の信号は、
時空フレームドラッグ、どちらも急速に減少します
ブラックホールからの距離が長く、角運動量がブラックホールと平行な物質には弱い影響を及ぼします。
流体力学的トルクは不規則であり、その符号は次のようになります。
ポジティブかネガティブか。 その結果、範囲が拡大します。
尾部の伸びを含む角運動量分布
逆行範囲に十分入っています。
崩壊後の最初の数ミリ秒にわたって、流体力学的トルクの大きさが最初に増加し、次に
減少します (図 3 および 8 を参照)。 この増加は、十分なエネルギー損失を伴いながら、より高い角運動量の材料が半径方向の範囲に向かって膨張することによるものです。
円軌道。 その後の減少は、不規則な流体の拡散性、つまり平滑化の性質によるものです。
運動と、程度は低いものの、瓦礫の質量の損失が発生します。
角運動量が最も小さい物質は黒になります
穴。
4.4. デブリの角運動量の長期的な影響
分布
流入平衡状態にある降着円盤の形式的な解では、角運動量分布は一般に次のようになります。
に関連するローエンドでのカットオフを伴うべき乗則
一般相対論的効果と ISCO 付近の内部応力の挙動の組み合わせ。 たとえば、
応力/圧力比 α は定数であり、流体は応答します。
理想気体のように圧縮し、
dm/dL ∝ α^−4/5 L^−1/5(RT/RR)^4/5。 (18)
ここで、RT と RR は、低 L カットオフとその比率を具体化します。
は一般に統一に近い (Krolik 1999)。 できたばかりの中性子星合体の周囲の円盤に与えられる角運動量分布は大きく異なります。
大まかに言えば、これは数 rgc でピークに達する狭いガウス分布です (
ここで検討した例では、≈2.5rgc)、その後ゆっくりと減少します。
べき乗則。
したがって、我々は、中性子の周りのデブリ円盤は、
星の合体は流入の平衡状態からは程遠い。
から始まるその後の進化の予測
平衡状態 (例: Fernandez et al. ´ 2015; Radice et al. を参照)
2016年; ただ他。 2015年; シーゲル＆メッツガー 2017; ミラーら。
2019) したがって、そのようなディスクの実際の値を反映する可能性は非常に低いです。
進化。 そうあるべきであることは、驚くべきことではありません。 そこには
中性子星の構造や力学には何も関係ありません。
プロセスに関連する合併
軌道せん断相関MHDから生じる磁気応力
乱流は、局所的な質量流量を制御します。
さらに、表面の総表面密度プロファイルは
円盤は降着するのと同じ時間スケールで進化しますが、その直後、円盤が緩和に向かう頃には、
平衡状態でも、降着によって劣化した状態
ブラックホール（または大質量中性子星）に到達します。 合併後
したがって、ディスクは本質的に一時的なものです。
これらのディスクのさらに明らかな非平衡の特徴
これらの円盤は、どちらでもない磁場を持って生まれてくるということです。
完全に乱流であるか、乱流によって完全に飽和した強度まで増幅されることはありません。 円盤はその質量がかなり狭い環に閉じ込められた状態で始まるため、どのようにしてその質量が変化するのか疑問に思う人もいるかもしれません。
円盤が広がるにつれて、磁場はより大きな半径で発生します。
ガスが外側に移動すると、完全に発達したガスが運ばれますか?
乱流磁場、それとも物質が外側に移動するのか
そして磁気回転の不安定性が増大するのを待つのでしょうか？
最初の選択肢が地上にある可能性が最も高いと推測します
表面密度の半径方向拡散時間がはるかに長いこと
乱気流が局所的に飽和するまでの時間
(〜10周回)。
4.5. これらの結論の一般性
私たちの調査は完全に単一のことに基づいているため、
シミュレーションを行う場合、私たちの結論がいずれかのパラメータ（中性子星など）の影響を受けやすいかどうかを合理的に尋ねるかもしれません。
大衆）、またはよく理解されていない物理学に関する選択（例：
核の状態方程式）。 これには自信を持って答えることができません
さまざまな力の相対的な寄与に関する定量的レベルでの質問。 とはいえ、いくつかありますが、
私たちの結論の質的一般性を裏付けるもっともらしい議論。
崩壊前の重力トルクに対する流体力学的トルクの重要性は、非常に一般的な特性、つまりトルクを引き起こす重力場の四極特性に基づいています。 回転対称なトルク配分
トルクの交互の符号は直ちに結果となり、相互の相殺が直接続きます。
流体力学的な力が崩壊後の進化を支配しているということは確かに一般的であるに違いない。 かつて合体した中性子星
ブラックホールに崩壊する場合、その重力は軸対称かつ時間的に安定していなければならず、重力の可能性は排除されます。
デブリの角運動量またはエネルギーの変化。 たとえ
残りの中性子星は安定していますが、それもすぐに緩和します。
軸対称の時間定常状態。 による唯一の仕組み
デブリディスクの動力学に影響を与える可能性があるのは、その磁場との相互作用によるものです。
角運動量分布の狭さは、角運動量の特性値、つまり回転体の外表面の値の存在から導き出されます。
合体した中性子星。 この数量の具体的な値は次のとおりです。
中性子星の分裂固有角運動量、∝ (M1 + M2)^1/2 Rns^1/2 η、に関連付けられています。
ここで η は対称質量比 M1M2/(M1 + M2)^2。 ここに中性子星が
半径 Rns は中性子星の質量とは無関係であるとみなされる
それはその量のかなりゆっくりと変化する関数であるためです
(例えば、Lasota et al. 1996; Koranda et al. 1997; Douchin &ヘンゼル 2001; リードら。 2009年; バウスワインら。 2012年; フライヤー
他。 2015年; オゼル＆フレイレ ¹ 2016; マルガリット＆メッツガー 2017;魏ら。 2019年; ラティマー2019; コンスタンティヌー & モルシンク
2022年）。 中性子星の質量は比較的
狭い範囲、平均比角運動量
したがって、デブリは係数 〜O(1) だけ変化します。 総質量の多くの選択肢に対するこの量の広範な研究により、
質量比、状態方程式、につながるケースを含む
長命の中性子星と急速に崩壊して黒色になる
穴はまさにこの結果に到達しました。瓦礫の中の⟨uϕ⟩は
常に ≈2.5 ～ 4rgc の間で見つかります (Camilleti et al. 2024)。
5. 概要
私たちはこの文書を「何が決定するのか」という疑問から始めました。
デブリディスクの初期構造、原因となる機械
元素合成とそれに関連する多くの EM 信号用
中性子星の合体で？ たくさんの要素があります
この質問への答えに貢献します。 校長
私たちが見つけたものには次のようなものがあります。
デブリ円盤の物質のエネルギーと角運動量を生成するメカニズムは、次の 2 つの異なる期間に作用します。
期間。 1つ目は中性子星が誕生した瞬間から続く
動的時空の終わりまで、つまり、
ブラックホールが形成され、その時空がカーまで緩和するか、あるいは長寿命の中性子星も同様に永続的に進化する星に定着する
平衡。 軌道エネルギーと角度の平均値
運動量 ut と uϕ は、この期間中に決定されます。
2 番目は、残存時間から始まります。
ブラックホールまたは大質量中性子星は、ほぼ時間定常で軸対称な状態まで緩和します。 この時代の間、両方の
総角運動量とデブリの総エネルギー
残骸の外側は瓦礫によるものを除いて一定である
残骸への付着によってか、あるいは
束縛が解けてシステムから逃れることによって。 しかし、
不規則な圧力によって角運動量が交換される可能性がある
流体塊間のエネルギーが増加し、その分布が広がりますが、広がりの程度は抑えることができます。
ディスクから大量に離れることによって。
最初の期間では、絶対的な大きさはあったものの、
非軸対称の重力によるトルクは、流体力学的な力をおよそ 1 桁支配し、重力トルクの符号の幾何学的対称性が変化します。
実質的な効果は大幅に減少し、影響は残ります。
結合デブリの角運動量はそれにほぼ匹敵する
圧力の力。 ガスは合体中性子から逃げるため、流体力学的トルクは合体中性子星から周囲のガスに角運動量を伝達します。
星の内部の角運動量は回転する星よりも小さい
衝撃を引き起こす合体中性子星の外層
周囲のガスを通過します。
この期間において、流体力の正味の影響は、
流体のエネルギーはおよそ 2 桁大きい
重力のそれよりも。 ここで分析したシミュレーションでは、
接触後の最初の 2 ～ 3 ミリ秒で、材料はエネルギーを失う傾向があります。
ブラックホールに崩壊する前の最後の〜1ミリ秒の間に、
エネルギーが得られます。 デブリディスクに入る物質は、
驚くべきことに、この物質は最も大きなエネルギーを持っています。
2 番目の期間では、重力によって流体の状態が変化することはありません。
角運動量またはエネルギーの合計量ですが、
マテリアル内の衝撃やその他のイベントにより、両方が交換される可能性があります。
量を変更し、両方の量の分布関数を変更します。
最終結果として、デブリ円盤の質量は最初は
角運動量の分布が非常に狭いため、半径に強く集中します。 平均比角
周回物質の運動量は外側の運動量に近い
回転する合体中性子星が緩和する前の領域
軸対称。 流体の平均角運動量が
この値により、ブラック ホールが形成されると、円盤の大部分が
ISCO の近くで見つかりました。 残骸が大質量中性子星の場合、円盤の物質は星の表面のすぐ外側にあります。
どちらの場合も、表面密度の半径方向プロファイルは、
平衡状態に達し、物質が一旦成長すると大幅に進化する必要があります。
内部応力（おそらく磁気）が発生し、
角運動量を半径方向に輸送します。
中性子星の合体におけるデブリ円盤生成のダイナミクス
要約
GW170817/AT2017gfo の検出は、重力波と多波長光子の観測が相互に補完して、宇宙に関する独自の洞察を提供するマルチメッセンジャー天体物理学の時代の幕開けとなりました。
天体物理システム。 中性子の光子現象学に関する広範な理論的コンセンサスが存在します。
星の合体は主に、星の周りの束縛された軌道上に残された少量の物質の進化に依存している。
ブラックホールまたは合体後に残る大質量中性子星。 この降着円盤は流入から遠いため
平衡状態、その後の進化は初期状態に非常に強く依存しますが、それについてはほとんどわかっていません。
この状態がどのように決定されるか。 数値相対性理論/MHD からのスナップショットとトレーサー粒子データの両方を使用する
ブラックホールに崩壊する等質量中性子星の合体のシミュレーションにより、重力がどのように影響するかを示します。
非軸対称の動的時空で生じる力は、流体力学的効果を形づくる際に補足します。
結合した破片ディスクの初期構造。 流体力によって行われる仕事は、
それは時間に依存する重力によるものです。 残留緩和前の重力トルクは次数ですが、
流体力学的トルクよりも大きい場合、その固有の符号対称性により強力な相殺が発生します。 として
その結果、流体力学的トルクと重力トルクは同等の影響を及ぼします。 また、破片の円盤が
初期の比角運動量分布は、おおよその比角運動量で鋭いピークに達します。
合体した中性子星の外層、いくつかのrgcを解析し、その制御機構を特定します。
キーワード: 中性子星 — 一般相対性理論 — 降着円盤 — ブラックホール
1. はじめに
中性子星の合体は、さまざまな理由から長い間大きな関心を集めてきました。 数十年にわたり、彼らは、
両方の最も妥当な情報源と考えられています。
短いガンマ線バーストと r プロセス元素合成 (Lattimer & Schramm 1974; Eichler et al. 1989; Rosswog &
ラミレス・ルイス 2002; ナカール 2007; メッツガーら。 2010年; バイオッティ
& レッツォラ 2017; コーワンら。 2021)、そして発見
GW170817 の (Abbott et al. 2017a,b,c; Villar et al. 2017)
それらの側面に対する関心が劇的に高まっています
(Goldstein et al. 2017; Baym et al. 2018; Alford et al. 2019;
バイオッティ 2019; ベニアミニら。 2022年）。
中性子星に関連するキロノバの可能性
合併（例：Li & Paczynski ´ 1998; Kulkarni 2005; Metzger
他。 2010年; ロバーツら。 2011年; フーカールら。 2016年; 仏坂ら。 2017年; コロブキンら。 2020)—そして実際の
GW170817 に関連するものの観察 - プロンプト
さらなる研究 (Kulkarni 2005; Kilpatrick et al. 2017; Troja
他。 2017年; コールターら。 2017年; グイドルジら。 2017年; マルグッティ
他。 2017年; ブレスキら。 2021年; ピアン 2023)。 加えて、
このような合体からの重力波信号は、核物質の性質に強い制約を与えてきた
(Duchin & Haensel 2001; Balberg et al. 1999; Akmal et al.
1998年; ヘンゼル 2003; オエクスリンとジャンカ 2006、2007。 ラティマー
& プラカシュ 2007; 仏坂ら。 2011年; ダムールら。 2012年;
バウスワインら。 2012年、2013年。 仏坂ら。 2013年; ラディーチェ
他。 2018a; 木内ら 2019年; ディートリッヒら。 2021年; ブレスキ 2
他。 2021年; ウェルネックら。 2023年; Rosswog & Korobkin 2024)。
それらを詳しく研究するこれらすべての理由を超えて、多くの場所で強い電波と X 線の放射が観察されています。
GW170817 の数年後 (Troja et al. 2017; Hallinan et al.
2017年; アレクサンダーら。 2017年、2018年。 ムーリーら。 2018a、b;
マルグッティら。 2018年; マルグッティ＆チョノック 2021; バラスブラマニアンら。 2021）。
中性子星の合体ダイナミクスの計算はすべて
中性子星の質量の大部分はブラックホールまたは長寿命の中性子星の残骸の中に保持されており、残骸の外側にある質量のごく一部は、
穏やかな相対論的速度で外側に推進される (Davies et al.
1994年; ロスウォッグ＆デイヴィス 2002a,b; 仏坂ら。 2013年;
バウスワインら。 2013年; 木内ら 2014年; フェルナンデスら。 ´
2015年; 関口ら 2016年; フーカールら。 2016年; レーナーら。
2016年; ラディスら。 2016年; ルイスら。 2016年; ディートリッヒら。
2017年; 藤林ら。 2018年; ラディスら。 2018b; ルイスら。
2021年; ヴィンセントら。 2020年; チオルフィ＆カリナニ 2020; サリン
&ラスキー2021; ムルギア・ベルティエら。 2021年; ネドラら。
2021年; モスト＆クアタルト 2023; ゼナティら。 2023年; コンビ ＆
シーゲル 2023; カミレッティら。 2024)、全体の大部分
観察可能な特性 - γ線バースト、元素合成、キロノバの少なくとも一部、そしておそらく
長期にわたるラジオやX線の放射は、その起源を持っています。
残骸に近い境界軌道に残された質量。 なぜなら
この物質が次のものであると仮定する特別な理由はありません。
流入平衡状態に対応する放射状プロファイルで分布し、その後の進化は強く依存します
この初期状態で。 それにもかかわらず、その重要性にもかかわらず、
この破片はこれらの出来事の非常に多くの側面に結びついていますが、ほとんど何もありません
中性子からそれを輸送する力学については知られている
星を獲得し、初期状態を確立します。 それがこの論文の目標です
このプロセスを解明するために。
Zenati et al. (2023) 我々は、中性子星の合体残骸から逃れた物質がどのように選択されるかを示し、とりわけ、それが広範囲の起源をもつことを実証した。
元の中性子星の範囲内の半径。 この取り組み
トレーサ粒子の動きと流体のスナップショットの両方を記述するシミュレーション データの使用によって大幅に支援されました
プロパティ。 今回の作業では、この手法を拡張します。
特に、静止した軸対称時空の軌道を特徴付ける 2 つの量 (保存比エネルギー ut と保存比エネルギー ut ) の歴史をたどります。
メカニズムを特定するために角運動量 uϕ)
デブリディスクが形成された時点の値になります。1
合併残党が最初に形成されたとき、周囲は
時空は時間的に安定でも軸対称でもない。 その間
その期間、重力はトルクを及ぼし、エネルギーを変化させる可能性があります
軌道の。 さらに、流体力、つまり圧力
勾配も物質の動きに影響を与える可能性があります。 この文書の大部分は、これら 2 つの間の競争について説明します
メカニズム。 ブラックホールが形成されてから数ミリ秒後、
磁場の強さは急速に増大しました（たとえば、
木内ら (2018))、ガスの約 0.1 倍の圧力に達します
多くの場所での圧力。 その役割の分析はここまでにしておきます
そしてその後の作業のために。
図 1. t = 14.1 ms (オレンジ色、中性子星が最初に接触した直後)、15.1 ms (青色、中性子星が最初に接触した直後) におけるトレーサー粒子の位相空間分布
合体中性子星が崩壊している間）、16.7 ミリ秒（オリーブ色、生存粒子の総数が 2416 個で事象の地平線が形成されるとき）、および遅い時間
（紫）。 ブラック ホールの外側に残る粒子 (三角形) の場合、「遅い時間」は粒子の t = 30 ミリ秒でのシミュレーションの終了を指します。
捉えられるのは（点）、それが事象の地平線を通過する瞬間です。 メトリック署名では、ut = −1 (ダッシュ) であることに注意してください。
濃い灰色の線) は、総エネルギーが静止質量に正確に等しいことを示し、ut < −1 は、粒子が重力で束縛されていないことを示します。 のための
画像の鮮明さを保つために、トレーサー粒子の約 28% を含むランダムに選択されたサブサンプルをプロットします。
図 2. 結合粒子と非結合粒子の両方を含む 287 個の生存粒子の uϕ (A: 上のパネル) と ut (B: 下のパネル) の進化。
垂直の破線は、ブラック ホールが形成される瞬間を示しています。
図 3. 静止質量あたりの総重力トルクと流体力学的トルク (単位は c^2)
中性子の直後からの時間の関数として
ブラックホールが形成されてから星は約4ミリ秒以内に接触します。 曲線は重力トルクの絶対値 (青い破線) と
体積全体にわたって統合された流体力学的トルク (茶色の実線)。 作用する符号付き重力トルクと流体力学的トルクの合計
生存者トレーサー上の粒子は、それぞれ青い三角形と茶色の星で示されます。 これらの符号付き値はすべて正です。 挿入図
Thyro の積分規模の長期的な挙動を示します。 垂直の破線は、ブラック ホールが形成される瞬間を示しています。
図 4. 静止質量あたりのエネルギー変化の総重力速度と流体力学速度 (単位は c^3/rg)
中性子星の直後から
ブラックホールが形成されてから約1ミリ秒以内に到達します。 図 3 と同様に、曲線は絶対値の積分であり、三角形と星形は符号付き値の合計です。
肯定的な兆候は単純な点で示されます。 点の周りの円は負の符号を示します。 このプロットには示されていませんが、絶対等級は
E˙
後に、ハイドロはτハイドロと同様に進化します。 垂直の破線は、ブラック ホールが形成される瞬間を示しています。
図 5. 連星中性子星崩壊前の単位質量当たりの重力トルクと流体力学トルクの大きさの変化
ブラック ホール (色の等高線) と ρ (灰色の線の等高線。線の間の分離は密度の 10 倍です)。 左側のパネルに表示されているのは、
流体力学的トルク、右側のパネルは重力トルクです。 どちらも単位はc^2です。 パネルは上から下まで、時々
14.82 ミリ秒、15.45 ミリ秒、16.55 ミリ秒。
図 9. 問題ボリューム内およびブラック ホールの ISCO の外側の粒子の ut (左パネル) と uϕ (右パネル) の分布
3 つの時点: 16.71 ミリ秒 (ブラック ホール形成の瞬間、赤い曲線)、18.10 ミリ秒 (緑の曲線)、30.1 ミリ秒 (青の曲線)。 3人
各パネルの分布は同じ積分になるように正規化されます。
図 10. 時間 14.42 ミリ秒における、x-y 平面 (左パネル) および x-z 平面 (右パネル) における流体の uϕ のマップ (カラーコンター)
2 つの星の間の接触面には x 軸が含まれます。 静止質量密度 ρ は数字が付いた灰色の等高線で示されます (例: -6、-7)。
で log10 ρg ·/ cm^3 を与える。
4。討議
4.1. 瓦礫の塊
私たちのプログラムの目標は、軌道を周回するデブリ円盤の初期状態を制御するメカニズムを特定することです。
連星中性子星の合体に関する現象学の多くはこれに当てはまります。 このディスクを説明する最も基本的な量は、その合計です。
質量。 これまでに示したように、それほど驚くべきことではありませんが、
中性子星物質が体内に残っているかどうかを判断する基準
円盤または捕捉されるのは、その軌道エネルギーです (図 1 および 9 を参照)。
ここで明らかになった新しい要素は、折りたたむときです。
ブラックホールへの変化は急速に起こり、物質の軌道エネルギーはブラックホール発生前の約2ミリ秒で劇的に変化します。
フォーム。 流体要素のエネルギー履歴にはさまざまなものがありますが、平均すると、それらのエネルギーは最初に減少し、次に増加します。
崩壊を回避するには、流体要素の結合エネルギーを静止質量単位で ≲0.05 に減らす必要があります。 これは主に、合体する中性子星から絞り出される物質内の流体力学的相互作用によって実現されます。 生き残ったもの
物質は合体した星の外側の物質の部分です
最大の正味エネルギー利得が得られます。
4.2. デブリエネルギー
ブラックホール崩壊時のエネルギーの核
分布関数は、次のモードに関して完全に対称的です。
結合エネルギー ≈ 0.02。 崩壊後は、ほぼすべてですが、
結合エネルギー > 0.05 のデブリは新しいものに捕捉されます。
ブラックホール、非束縛側の分布の翼
は残り、運動エネルギーの静止質量約 0.1 まで伸びます。
無限大。
なぜなら、時間に依存しない時空を達成するということは、
重力が粒子のエネルギーを変えることはできないため、分布関数のさらなる進化は 2 つのメカニズムによるものです。
圧力勾配は仕事をし、質量を除去します。
ブラックホールは追加の質量を捕捉します。
4.3. 角運動量
私たちの分析でおそらく最大の驚きは、
ブラックホールに崩壊する前の数ミリ秒の間
時空が最もダイナミックで非対称なとき、
崩壊しても生き残った流体要素にかかる正味トルク
ほぼ同等の量が重力によって運ばれ、
流体力学的な力。
圧力の相対的な強さを促進する重要な要因
力とは、圧力によるトルクがほぼ完全にゼロになることを意味します。
順行、重力による逆行の合計トルクは
総順行トルクとほぼ同じ大きさです。 順行流体力学的トルクの優位性は、次の結果から直接得られます。
新しく合体した中性子星の回転。 示されているように
図の左上パネルと左中パネルにあります。 5（時々
ブラックホールが崩壊する約1～2ミリ秒前）、潮汐力がブラックホールを引き伸ばす
星のフレーム内の特定の軸に沿った星の直径を結合したもの。
同じ密度データを図 10 に示しますが、対照的に示しています。
トルクではなく特定の角運動量を使用します。 なぜなら、合体した一対の中性子星は効果的に回転するからです。
固体の場合、比角運動量は回転軸からの距離の二乗に比例して増加します。
uϕ ≳ 3 のとき、その回転運動エネルギーは十分に大きく、
スターからバインドを解除します (図 2 を参照)。 高層の螺旋の流れ
図 10 の左パネルに表示されている角運動量マテリアルは、潮汐成分を形成するこのマテリアルを示しています。
動的噴出物の様子。
一方、図 10 の右パネルに示すように、やはり uφ は回転軸からの距離に応じて二次関数的に増加するため、物質は回転軸から押し出されます。
接触面近くで合体した星の角運動量ははるかに小さくなります。 このより低い角運動量の材料は、
膨張した合体星が回転すると衝撃を受け、回転する星の外層から順行角運動量を受けます。
星とそのすぐ周囲のガスとの間の角運動量の伝達は、結合が弱くなると停止します。
デブリは、星の表面の角運動量と一致する特定の角運動量を獲得します。 その時点では、それらの角速度の間に差はありません。 この影響があると推測されます
境界の平均比角運動量を調整します
デブリ、回転星の外縁にある uϕ ≈2.5rgc (左) の間の緊密な一致によって裏付けられた推測
パネル、図10）とデブリの角運動量分布のピーク（図9、右パネル）。
合体した星の回転は、
重力トルクの自己キャンセル、その最終的な効果は次のとおりです。
順行。 重力トルクが交互に発生するにもかかわらず、
符号、流体要素が順行で受ける加速度
トルク領域は、その領域と合体中性子星の回転速度との角速度の差を減少させます。
順行トルクにさらされる時間が長くなり、負のトルク領域で受ける減速はその逆になります。
新しいブラックホールがカー時空まで緩和すると、本物の重力トルクは消失します。 その時点以降、角運動量分布の唯一の進化は流体力による再分布によってもたらされます。
なぜなら、優先回転方向の唯一の信号は、
時空フレームドラッグ、どちらも急速に減少します
ブラックホールからの距離が長く、角運動量がブラックホールと平行な物質には弱い影響を及ぼします。
流体力学的トルクは不規則であり、その符号は次のようになります。
ポジティブかネガティブか。 その結果、範囲が拡大します。
尾部の伸びを含む角運動量分布
逆行範囲に十分入っています。
崩壊後の最初の数ミリ秒にわたって、流体力学的トルクの大きさが最初に増加し、次に
減少します (図 3 および 8 を参照)。 この増加は、十分なエネルギー損失を伴いながら、より高い角運動量の材料が半径方向の範囲に向かって膨張することによるものです。
円軌道。 その後の減少は、不規則な流体の拡散性、つまり平滑化の性質によるものです。
運動と、程度は低いものの、瓦礫の質量の損失が発生します。
角運動量が最も小さい物質は黒になります
穴。
4.4. デブリの角運動量の長期的な影響
分布
流入平衡状態にある降着円盤の形式的な解では、角運動量分布は一般に次のようになります。
に関連するローエンドでのカットオフを伴うべき乗則
一般相対論的効果と ISCO 付近の内部応力の挙動の組み合わせ。 たとえば、
応力/圧力比 α は定数であり、流体は応答します。
理想気体のように圧縮し、
dm/dL ∝ α^−4/5 L^−1/5(RT/RR)^4/5。 (18)
ここで、RT と RR は、低 L カットオフとその比率を具体化します。
は一般に統一に近い (Krolik 1999)。 できたばかりの中性子星合体の周囲の円盤に与えられる角運動量分布は大きく異なります。
大まかに言えば、これは数 rgc でピークに達する狭いガウス分布です (
ここで検討した例では、≈2.5rgc)、その後ゆっくりと減少します。
べき乗則。
したがって、我々は、中性子の周りのデブリ円盤は、
星の合体は流入の平衡状態からは程遠い。
から始まるその後の進化の予測
平衡状態 (例: Fernandez et al. ´ 2015; Radice et al. を参照)
2016年; ただ他。 2015年; シーゲル＆メッツガー 2017; ミラーら。
2019) したがって、そのようなディスクの実際の値を反映する可能性は非常に低いです。
進化。 そうあるべきであることは、驚くべきことではありません。 そこには
中性子星の構造や力学には何も関係ありません。
プロセスに関連する合併
軌道せん断相関MHDから生じる磁気応力
乱流は、局所的な質量流量を制御します。
さらに、表面の総表面密度プロファイルは
円盤は降着するのと同じ時間スケールで進化しますが、その直後、円盤が緩和に向かう頃には、
平衡状態でも、降着によって劣化した状態
ブラックホール（または大質量中性子星）に到達します。 合併後
したがって、ディスクは本質的に一時的なものです。
これらのディスクのさらに明らかな非平衡の特徴
これらの円盤は、どちらでもない磁場を持って生まれてくるということです。
完全に乱流であるか、乱流によって完全に飽和した強度まで増幅されることはありません。 円盤はその質量がかなり狭い環に閉じ込められた状態で始まるため、どのようにしてその質量が変化するのか疑問に思う人もいるかもしれません。
円盤が広がるにつれて、磁場はより大きな半径で発生します。
ガスが外側に移動すると、完全に発達したガスが運ばれますか?
乱流磁場、それとも物質が外側に移動するのか
そして磁気回転の不安定性が増大するのを待つのでしょうか？
最初の選択肢が地上にある可能性が最も高いと推測します
表面密度の半径方向拡散時間がはるかに長いこと
乱気流が局所的に飽和するまでの時間
(〜10周回)。
4.5. これらの結論の一般性
私たちの調査は完全に単一のことに基づいているため、
シミュレーションを行う場合、私たちの結論がいずれかのパラメータ（中性子星など）の影響を受けやすいかどうかを合理的に尋ねるかもしれません。
大衆）、またはよく理解されていない物理学に関する選択（例：
核の状態方程式）。 これには自信を持って答えることができません
さまざまな力の相対的な寄与に関する定量的レベルでの質問。 とはいえ、いくつかありますが、
私たちの結論の質的一般性を裏付けるもっともらしい議論。
崩壊前の重力トルクに対する流体力学的トルクの重要性は、非常に一般的な特性、つまりトルクを引き起こす重力場の四極特性に基づいています。 回転対称なトルク配分
トルクの交互の符号は直ちに結果となり、相互の相殺が直接続きます。
流体力学的な力が崩壊後の進化を支配しているということは確かに一般的であるに違いない。 かつて合体した中性子星
ブラックホールに崩壊する場合、その重力は軸対称かつ時間的に安定していなければならず、重力の可能性は排除されます。
デブリの角運動量またはエネルギーの変化。 たとえ
残りの中性子星は安定していますが、それもすぐに緩和します。
軸対称の時間定常状態。 による唯一の仕組み
デブリディスクの動力学に影響を与える可能性があるのは、その磁場との相互作用によるものです。
角運動量分布の狭さは、角運動量の特性値、つまり回転体の外表面の値の存在から導き出されます。
合体した中性子星。 この数量の具体的な値は次のとおりです。
中性子星の分裂固有角運動量、∝ (M1 + M2)^1/2 Rns^1/2 η、に関連付けられています。
ここで η は対称質量比 M1M2/(M1 + M2)^2。 ここに中性子星が
半径 Rns は中性子星の質量とは無関係であるとみなされる
それはその量のかなりゆっくりと変化する関数であるためです
(例えば、Lasota et al. 1996; Koranda et al. 1997; Douchin &ヘンゼル 2001; リードら。 2009年; バウスワインら。 2012年; フライヤー
他。 2015年; オゼル＆フレイレ ¹ 2016; マルガリット＆メッツガー 2017;魏ら。 2019年; ラティマー2019; コンスタンティヌー & モルシンク
2022年）。 中性子星の質量は比較的
狭い範囲、平均比角運動量
したがって、デブリは係数 〜O(1) だけ変化します。 総質量の多くの選択肢に対するこの量の広範な研究により、
質量比、状態方程式、につながるケースを含む
長命の中性子星と急速に崩壊して黒色になる
穴はまさにこの結果に到達しました。瓦礫の中の⟨uϕ⟩は
常に ≈2.5 ～ 4rgc の間で見つかります (Camilleti et al. 2024)。
5. 概要
私たちはこの文書を「何が決定するのか」という疑問から始めました。
デブリディスクの初期構造、原因となる機械
元素合成とそれに関連する多くの EM 信号用
中性子星の合体で？ たくさんの要素があります
この質問への答えに貢献します。 校長
私たちが見つけたものには次のようなものがあります。
デブリ円盤の物質のエネルギーと角運動量を生成するメカニズムは、次の 2 つの異なる期間に作用します。
期間。 1つ目は中性子星が誕生した瞬間から続く
動的時空の終わりまで、つまり、
ブラックホールが形成され、その時空がカーまで緩和するか、あるいは長寿命の中性子星も同様に永続的に進化する星に定着する
平衡。 軌道エネルギーと角度の平均値
運動量 ut と uϕ は、この期間中に決定されます。
2 番目は、残存時間から始まります。
ブラックホールまたは大質量中性子星は、ほぼ時間定常で軸対称な状態まで緩和します。 この時代の間、両方の
総角運動量とデブリの総エネルギー
残骸の外側は瓦礫によるものを除いて一定である
残骸への付着によってか、あるいは
束縛が解けてシステムから逃れることによって。 しかし、
不規則な圧力によって角運動量が交換される可能性がある
流体塊間のエネルギーが増加し、その分布が広がりますが、広がりの程度は抑えることができます。
ディスクから大量に離れることによって。
最初の期間では、絶対的な大きさはあったものの、
非軸対称の重力によるトルクは、流体力学的な力をおよそ 1 桁支配し、重力トルクの符号の幾何学的対称性が変化します。
実質的な効果は大幅に減少し、影響は残ります。
結合デブリの角運動量はそれにほぼ匹敵する
圧力の力。 ガスは合体中性子から逃げるため、流体力学的トルクは合体中性子星から周囲のガスに角運動量を伝達します。
星の内部の角運動量は回転する星よりも小さい
衝撃を引き起こす合体中性子星の外層
周囲のガスを通過します。
この期間において、流体力の正味の影響は、
流体のエネルギーはおよそ 2 桁大きい
重力のそれよりも。 ここで分析したシミュレーションでは、
接触後の最初の 2 ～ 3 ミリ秒で、材料はエネルギーを失う傾向があります。
ブラックホールに崩壊する前の最後の〜1ミリ秒の間に、
エネルギーが得られます。 デブリディスクに入る物質は、
驚くべきことに、この物質は最も大きなエネルギーを持っています。
2 番目の期間では、重力によって流体の状態が変化することはありません。
角運動量またはエネルギーの合計量ですが、
マテリアル内の衝撃やその他のイベントにより、両方が交換される可能性があります。
量を変更し、両方の量の分布関数を変更します。
最終結果として、デブリ円盤の質量は最初は
角運動量の分布が非常に狭いため、半径に強く集中します。 平均比角
周回物質の運動量は外側の運動量に近い
回転する合体中性子星が緩和する前の領域
軸対称。 流体の平均角運動量が
この値により、ブラック ホールが形成されると、円盤の大部分が
ISCO の近くで見つかりました。 残骸が大質量中性子星の場合、円盤の物質は星の表面のすぐ外側にあります。
どちらの場合も、表面密度の半径方向プロファイルは、
平衡状態に達し、物質が一旦成長すると大幅に進化する必要があります。
内部応力（おそらく磁気）が発生し、
角運動量を半径方向に輸送します。
